一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，涉及空氣凈化領(lǐng)域，步驟包括：步驟1：將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水混合得到混合液A，將氨水滴加到混合液A得到溶膠A；步驟2：將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇混合得到混合液B；將鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水混合得到混合液C；將混合液C滴加到混合液B得到溶膠B；步驟3：將溶膠A與溶膠B混合得到混合溶膠，陳化、溶劑置換后得到混合凝膠；步驟4：對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥；步驟5：對(duì)混合凝膠進(jìn)行炭化。本發(fā)明的空氣凈化劑，具有超高孔隙率和比表面積，吸附容量高，對(duì)有害物質(zhì)的吸附性強(qiáng)，持久性好，并且能夠重復(fù)利用。
【專利說(shuō)明】
一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及空氣凈化領(lǐng)域，特別地，涉及一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越引起人們的擔(dān)憂，尤其是新裝修后的室內(nèi)空氣中，含有大量的甲醛、苯系物等有害氣體。近年來(lái)關(guān)于新裝修后的室內(nèi)空氣與白血病的發(fā)病率關(guān)系的報(bào)道也多見(jiàn)于媒體。因此室內(nèi)空氣的質(zhì)量是影響人體健康的重要因素。
[0003]國(guó)內(nèi)外采用的空氣凈化方法主要有空氣抽濾法、遮蓋法、氧化法等。采用抽濾法，需要大型機(jī)械設(shè)備，在居室、車(chē)廂、廁所等環(huán)境難以實(shí)施;遮蓋法是以噴灑芳香物質(zhì)掩蓋異味，但不能消除異味物質(zhì)對(duì)人體的傷害;氧化法是利用電解原理產(chǎn)生負(fù)氧離子對(duì)空氣進(jìn)行消毒凈化，但是效果并不理想，而且價(jià)格較高。
[0004]空氣凈化劑是指利用自然物質(zhì)本身所具有的吸附、分解原理，經(jīng)過(guò)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)處理，所形成的具有消除空氣中有害氣體、祛除各種異味功能的產(chǎn)品。近年來(lái)空氣凈化劑的種類(lèi)層出不窮，其中活性炭的應(yīng)用最為廣泛。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01410447772.X的中國(guó)專利公開(kāi)了一種室內(nèi)空氣凈化劑的配方。該空氣凈化劑各組成成分重量比為改性沸石40-70份、活性炭15-35份、過(guò)碳酸鈉2-8份、二氯代苯
5-10份，混合均勻后制備而成。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01010265493.3的中國(guó)專利公開(kāi)了多孔徑炭粒空氣凈化劑及其生產(chǎn)方法，多孔徑炭?？諝鈨艋瘎┯商糠?、凹凸棒、海泡石、沸石、陽(yáng)離子表面活性劑、造孔劑和竹醋液制備而成。
[0007]上述空氣凈化劑的主要作用成分均為活性炭，活性炭具有較高的孔隙率，具有較好的吸附作用。但是目前以活性炭作為主要作用成分的空氣凈化劑也存在不少缺點(diǎn):1.活性炭的吸附容量不夠理想，一般使用半年至一年后，其吸附效果就會(huì)大幅降低;2.由于活性炭具有較好的吸濕性，作為空氣凈化劑使用時(shí)，在吸附有害氣體的同時(shí)，也會(huì)吸附大量的水分，導(dǎo)致其本就有限的吸附容量被占據(jù);3.活性炭吸附有害氣體后并不能有效地將其分解，活性炭的吸附容量被占滿后，很難將已經(jīng)吸附的有害氣體排除。很多人會(huì)將活性炭在陽(yáng)光下照曬以提高其吸附效果，該方法只能是將吸附的水分進(jìn)行排除，并不能有效將有害氣體排除，因此提升效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法。本發(fā)明方法制備的炭氣凝膠基復(fù)合材料，在干燥過(guò)程中孔隙易成型，具有超高的孔隙率和比表面積且質(zhì)輕，吸附容量高，對(duì)空氣中的有害物質(zhì)的吸附性強(qiáng)，吸附效果持久性好，并且能夠重復(fù)利用。
[0009]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:
[0010]—種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0011 ]步驟I:將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水按質(zhì)量比3-5:1:0.1-0.3:0.05-0.15:0.05-0.15:100混合，攪拌均勻后得到混合液A，在攪拌條件下將濃度為lmol/L的氨水滴加到混合液A中直至混合液A的pH值為7-8;然后在50-60°C下反應(yīng)16-48h，得到溶膠A。
[0012]步驟2:將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1:30-50混合，得到混合液B;將3mol/L的鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比:3-5:5-15:5進(jìn)行混合，得到混合液C;在攪拌條件下將混合液C滴加到等體積的混合液B中；然后在50-60 0C下反應(yīng)8-16h，得到溶膠B。
[0013]步驟3:將溶膠A與溶膠B按質(zhì)量比3-5:1混合均勻，得到混合溶膠，將混合溶膠陳化36-72h后，用過(guò)量的有機(jī)溶劑A對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換24-48h，接著用過(guò)量的有機(jī)溶劑B對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換12-36h，然后除去有機(jī)溶劑B，得到混合凝膠。
[0014]步驟4:采用超臨界流體對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥。
[0015]步驟5:對(duì)干燥后的混合凝膠進(jìn)行炭化，得到炭化物，將炭化物洗去雜質(zhì)并干燥后，得到復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑。
[0016]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，摒棄了活性炭作為主要成分，改為采用以炭氣凝膠為主要基體的復(fù)合氣凝膠。與活性炭相比，氣凝膠擁有更高的孔隙率、比表面積和吸附容量，因此對(duì)于空氣中有害物質(zhì)的吸附性更強(qiáng)。但是傳統(tǒng)的氣凝膠，在凝膠經(jīng)過(guò)干燥制備氣凝膠的過(guò)程中，由于其內(nèi)部的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不高，原有的結(jié)構(gòu)容易坍塌，導(dǎo)致空隙率和比表面積降低，且成型后材料脆性較高，強(qiáng)度、韌性差，嚴(yán)重影響了實(shí)際應(yīng)用。
[0017]本發(fā)明的氣凝膠材料，以炭-納米埃洛石管-水鎂石纖維-二氧化鈦的復(fù)合材料為基體，其中納米埃洛石管為具有中空結(jié)構(gòu)的短纖維管狀，具有納米尺寸的孔道，制得復(fù)合氣凝膠后能夠大幅提高材料的強(qiáng)度，水鎂石纖維能夠提高氣凝膠材料的韌性，由于納米埃洛石管與水鎂石纖維的存在，能夠在氣凝膠材料干燥過(guò)程中起到支撐作用，氣凝膠內(nèi)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易坍塌，從而保持溶膠狀態(tài)時(shí)的孔隙結(jié)構(gòu)以及比表面積。并且，由于納米埃洛石管自身也擁有納米孔道，也具有強(qiáng)吸附性，因此能夠彌補(bǔ)被納米埃洛石管、水鎂石纖維占據(jù)的空間所損失的孔隙。二氧化鈦?zhàn)鳛闅饽z時(shí)孔隙率高，比表面積大，作為空氣凈化劑使用，能夠在光催化作用下對(duì)吸附的甲醛、苯系化合物進(jìn)行有效降解，因此當(dāng)本發(fā)明的空氣凈化劑的吸附容量滿負(fù)荷后，只需將其在光照下曬，就能將有害物質(zhì)進(jìn)行降解，從而騰出空間，使空氣凈化劑能夠重復(fù)使用。
[0018]羥丙基甲基纖維素具有出色的粘性，在制備溶膠時(shí)能夠輔助各物質(zhì)的結(jié)合，同時(shí)其也能夠作為致孔劑，在高溫干燥、炭化過(guò)程中其發(fā)生降解，解放自身所占空間，增大孔隙率。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟2制得的溶膠B在步驟3前還經(jīng)過(guò)載銀處理:將溶膠B浸漬于10-15倍體積的濃度為0.25mol/L的硝酸銀溶液中并攪拌均勻，在50-60°C下避光加熱2-3h，取出溶膠B，將溶膠B浸漬于10-15倍0.5mol/L的檸檬酸三鈉溶液中，在80-90°C下反應(yīng)3-4h;最后將溶膠B取出并用水洗凈后，得到載銀的溶膠B。將銀負(fù)載于溶膠B后，能夠配合二氧化鈦進(jìn)行光催化降解有害物質(zhì)。且上述載銀方法對(duì)銀的結(jié)合度高，不會(huì)在后續(xù)的過(guò)程中造成銀的大量流失。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述水溶性酚醛樹(shù)脂的固含量為40-50%，游離酚含量小于等于10%。
[0021 ]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟I中所述氨水的滴加速度為20-30mL/min。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述納米埃洛石管經(jīng)過(guò)活化處理:將納米埃洛石管在其400-600倍質(zhì)量的4wt %鹽酸溶液中浸泡4-6h，得到活化的納米埃洛石管。對(duì)納米埃洛石管進(jìn)行酸活化處理，能夠提高其自身的吸附效率，能夠提高空氣凈化劑的吸附效率。
[0023 ]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟2中所述混合液C的滴加速度為15-20mL/min。
[0024]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟3中途所述有機(jī)溶劑A為無(wú)水乙醇，所述有機(jī)溶劑B為正己燒。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟4條件為:采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，溫度40-50°C，壓力5-15MPa，時(shí)間6-24h。采用超臨界流體對(duì)混合溶膠進(jìn)行干燥，能夠較大程度的保留混合溶膠內(nèi)部的孔道結(jié)構(gòu)。
[0026]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟5的炭化過(guò)程具體為:將干燥后的混合凝膠、氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1-2混合并放于微波裝置中，在惰性氣體氛圍下先進(jìn)行第一炭化階段，溫度為250-350 0C，升溫速率20 °C/min，時(shí)間l_2h，微波功率600-800W，微波頻率2450MHz ；然后進(jìn)行第二炭化階段，溫度為500-700°C，升溫速率15°C/min，時(shí)間2-4h，微波功率1000-1200W，微波頻率2450MHz。
[0027]本發(fā)明選用微波輻射加熱對(duì)混合凝膠進(jìn)行分步式炭化，微波輻射加熱是通過(guò)被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物質(zhì)內(nèi)外部同時(shí)快速均勻升溫。將炭化過(guò)程分為第一炭化階段、第二炭化階段，在第一炭化階段中，混合凝膠的低沸點(diǎn)有機(jī)化合物在絕氧高溫下分解為炭和氣體。在升溫過(guò)程中，混合凝膠的部分碳源物質(zhì)到達(dá)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度后，其剛性降低，柔性增強(qiáng)，活性劑氫氧化鈉與C反應(yīng)生成二氧化碳，由于此時(shí)炭材料的柔性較強(qiáng)，可塑性較高，氣體生成時(shí)能夠在基體中生成大量孔隙，在此溫度下保持一定時(shí)間，有利于增大的比表面積。在第二炭化階段中，混合凝膠的部分碳源物質(zhì)繼續(xù)升溫后剛性變強(qiáng)，此時(shí)基體的結(jié)構(gòu)已基本定型，由于剛性增強(qiáng)，大的孔隙已無(wú)法生成。此時(shí)到達(dá)沸點(diǎn)的小部分物質(zhì)在揮發(fā)過(guò)程中能夠在基體上生成尺寸較小的微孔。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟5所得的炭化物在洗去雜質(zhì)后還經(jīng)過(guò)疏水改性:將六甲基二硅氮烷與正己烷按體積比為3-5:10混合，得到混合液D，將混合液D于炭化物按質(zhì)量比20:1-3進(jìn)行混合，在50-70 0C下改性12_36h，最后取出炭化物。
[0029]傳統(tǒng)的空氣凈化劑由于同時(shí)會(huì)吸收大量水分，導(dǎo)致其對(duì)有害物質(zhì)的吸附容量降低。本發(fā)明在對(duì)混合凝膠在炭化后進(jìn)行疏水改性以降低其對(duì)水分的吸附性，避免內(nèi)部空間被水分占據(jù)。本發(fā)明在混合凝膠炭化后進(jìn)行疏水改性的原因是，如果在炭化前進(jìn)行疏水改性，在炭化過(guò)程中對(duì)其接枝的疏水基團(tuán)容易降解，從而喪失疏水性。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明方法制備的炭氣凝膠基復(fù)合材料，在干燥過(guò)程中孔隙易成型，具有超高的孔隙率和比表面積且質(zhì)輕，吸附容量高，對(duì)空氣中的有害物質(zhì)的吸附性強(qiáng)，吸附效果持久性好，并且能夠重復(fù)利用。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。并且以下實(shí)施例中所用原料、設(shè)備，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備；以下實(shí)施例中所用方法，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0033]實(shí)施例1
[0034]—種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0035]步驟I:將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水按質(zhì)量比5:1:0.3:0.15:0.15:100混合，攪拌均勻后得到混合液A，在攪拌條件下將濃度為lmol/L的氨水以30mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值為7-8;然后在60 °C下反應(yīng)16h，得到溶膠A。
[0036]其中所述水溶性酚醛樹(shù)脂的固含量為40-50%，游離酚含量小于等于10%。
[0037]所述納米埃洛石管經(jīng)過(guò)活化處理:將納米埃洛石管在其600倍質(zhì)量的4wt%鹽酸溶液中浸泡6h，得到活化的納米埃洛石管。
[0038]步驟2:將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1:50混合，得到混合液B;將3mol/L的鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比5:15:5進(jìn)行混合，得到混合液C;在攪拌條件下將混合液C以20mL/min的滴加速度滴加到等體積的混合液B中；然后在60°C下反應(yīng)8h，得到溶膠B。
[0039]將溶膠B浸漬于15倍體積的濃度為0.25mol/L的硝酸銀溶液中并攪拌均勻，在60°C下避光加熱2h，取出溶膠B，將溶膠B浸漬于15倍0.5mol/L的檸檬酸三鈉溶液中，在90°C下反應(yīng)3h;最后將溶膠B取出并用水洗凈后，得到載銀的溶膠B。
[0040]步驟3:將溶膠A與溶膠B按質(zhì)量比5:1混合均勻，得到混合溶膠，將混合溶膠陳化72h后，用過(guò)量的無(wú)水乙醇A對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換48h，接著用過(guò)量的正己烷對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換36h，然后除去正己烷，得到混合凝膠；
[0041 ]步驟4:采用超臨界流體對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥，具體條件為:采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，溫度50 °C，壓力15MPa，時(shí)間6h。
[0042]步驟5:將干燥后的混合凝膠、氫氧化鈉按質(zhì)量比1:2混合并放于微波裝置中，在惰性氣體氛圍下先進(jìn)行第一炭化階段，溫度為350°C，升溫速率20°C/min，時(shí)間lh，微波功率800W，微波頻率2450MHz;然后進(jìn)行第二炭化階段，溫度為700°(:，升溫速率15°(:/1^11，時(shí)間2h，微波功率1200W，微波頻率2450MHz。
[0043]得到炭化物，將炭化物洗去雜質(zhì)后，將六甲基二硅氮烷與正己烷按體積比為5:10混合，得到混合液D，將混合液D于炭化物按質(zhì)量比20:3進(jìn)行混合，在70 °C下改性12h，最后取出炭化物，干燥后，得到復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑。
[0044]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為953m2/g，孔隙率為92%，孔容量為2.430113/^，密度為3.011^/1113。
[0045]實(shí)施例2
[0046]—種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0047]步驟I:將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水按質(zhì)量比3:1:0.1:0.05:0.05:100混合，攪拌均勻后得到混合液A，在攪拌條件下將濃度為lmol/L的氨水以20mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值為7-8;然后在50°C下反應(yīng)48h，得到溶膠A。
[0048]其中所述水溶性酚醛樹(shù)脂的固含量為40%，游離酚含量小于等于10%。
[0049]所述納米埃洛石管經(jīng)過(guò)活化處理:將納米埃洛石管在其400倍質(zhì)量的4wt%鹽酸溶液中浸泡4h，得到活化的納米埃洛石管。
[0050]步驟2:將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1:30混合，得到混合液B;將3mol/L的鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比3:5:5進(jìn)行混合，得到混合液C;在攪拌條件下將混合液C以15mL/min的滴加速度滴加到等體積的混合液B中；然后在50°C下反應(yīng)16h，得到溶膠B。
[0051 ]將溶膠B浸漬于10倍體積的濃度為0.25mol/L的硝酸銀溶液中并攪拌均勻，在50 °C下避光加熱3h，取出溶膠B，將溶膠B浸漬于10倍0.5mol/L的檸檬酸三鈉溶液中，在80°C下反應(yīng)4h;最后將溶膠B取出并用水洗凈后，得到載銀的溶膠B。
[0052]步驟3:將溶膠A與溶膠B按質(zhì)量比3:1混合均勻，得到混合溶膠，將混合溶膠陳化36h后，用過(guò)量的無(wú)水乙醇A對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換24h，接著用過(guò)量的正己烷對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換12h，然后除去正己烷，得到混合凝膠。
[0053]步驟4:采用超臨界流體對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥，具體條件為:采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，溫度40 °C，壓力5MPa，時(shí)間24h。
[0054]步驟5:將干燥后的混合凝膠、氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1混合并放于微波裝置中，在惰性氣體氛圍下先進(jìn)行第一炭化階段，溫度為250°C，升溫速率20°C/min，時(shí)間2h，微波功率600W，微波頻率2450MHz;然后進(jìn)行第二炭化階段，溫度為500°(:，升溫速率15°(:/1^11，時(shí)間4h，微波功率1000W，微波頻率2450MHz。
[0055]得到炭化物，將炭化物洗去雜質(zhì)后，將六甲基二硅氮烷與正己烷按體積比為3:10混合，得到混合液D，將混合液D于炭化物按質(zhì)量比20:1進(jìn)行混合，在50°C下改性36h，最后取出炭化物，干燥后，得到復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑。
[0056]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為884m2/g，孔隙率為90%，孔容量為2.310113/^，密度為3.211^/1113。
[0057]實(shí)施例3
[0058]一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0059]步驟I:將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水按質(zhì)量比4:1:0.2:0.1:0.1:100混合，攪拌均勻后得到混合液A，在攪拌條件下將濃度為lmol/L的氨水以25mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值為7-8;然后在55°C下反應(yīng)32h，得到溶膠A。
[0060]其中所述水溶性酚醛樹(shù)脂的固含量為45%，游離酚含量小于等于10%。
[0061 ]所述納米埃洛石管經(jīng)過(guò)活化處理:將納米埃洛石管在其500倍質(zhì)量的4wt%鹽酸溶液中浸泡5h，得到活化的納米埃洛石管。
[0062]步驟2:將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1:40混合，得到混合液B;將3mol/L的鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比4:10: 5進(jìn)行混合，得到混合液C;在攪拌條件下將混合液C以17.5mL/min的滴加速度滴加到等體積的混合液B中；然后在55 °C下反應(yīng)12h，得到溶膠B。
[0063]將溶膠B浸漬于12.5倍體積的濃度為0.25mol/L的硝酸銀溶液中并攪拌均勻，在55°C下避光加熱2.5h，取出溶膠B，將溶膠B浸漬于12.5倍0.5mol/L的檸檬酸三鈉溶液中，在85°C下反應(yīng)3.5h;最后將溶膠B取出并用水洗凈后，得到載銀的溶膠B。
[0064]步驟3:將溶膠A與溶膠B按質(zhì)量比4:1混合均勻，得到混合溶膠，將混合溶膠陳化54h后，用過(guò)量的無(wú)水乙醇A對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換36h，接著用過(guò)量的正己烷對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換24h，然后除去正己烷，得到混合凝膠.
[0065]步驟4:采用超臨界流體對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥，具體條件為:采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，溫度45 °C，壓力1MPa，時(shí)間15h。
[0066]步驟5:將干燥后的混合凝膠、氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1.5混合并放于微波裝置中，在惰性氣體氛圍下先進(jìn)行第一炭化階段，溫度為300°C，升溫速率20°C/min，時(shí)間1.5h，微波功率700W，微波頻率2450MHz;然后進(jìn)行第二炭化階段，溫度為600°C，升溫速率15°C/min，時(shí)間3h，微波功率1100W，微波頻率2450MHz。
[0067]得到炭化物，將炭化物洗去雜質(zhì)后，將六甲基二硅氮烷與正己烷按體積比為4:10混合，得到混合液D，將混合液D于炭化物按質(zhì)量比20:2進(jìn)行混合，在60 °C下改性24h，最后取出炭化物，干燥后，得到復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑。
[0068]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為1011m2/g，孔隙率為9 5 %，孔容量為2.62 cm3/g，密度為 2.95kg/m3。
[0069]實(shí)施例4
[0070]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0071 ]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為 3.5:1:0.15:0.1:0.1:100。
[0072]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為
3.5:7:5ο
[0073]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為3.5:1。
[0074]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為961m2/g，孔隙率為93%，孔容量為2.45cm3/g，密度為 2.99kg/m3。
[0075]實(shí)施例5
[0076]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0077]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為 3:1:0.15:0.1:0.1:100ο
[0078]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:38;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為
3.5:7:5ο
[0079]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為3.5:1。
[0080]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為965m2/g，孔隙率為93%，孔容量為2.43cm3/g，密度為3.0Okg/m3。
[0081 ] 實(shí)施例6
[0082]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0083]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為4.5:1:0.25:0.1:0.1:100。
[0084]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為4.5:12:5ο
[0085]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為4.5:1。
[0086]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為901m2/g，孔隙率為92%，孔容量為2.35cm3/g，密度為 3.15kg/m3。
[0087]實(shí)施例7
[0088]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0089]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為4.5:1:0.15:0.15:0.15:100。
[0090]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為
3.5:9:5ο
[0091 ]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為4:1。
[0092]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為897m2/g，孔隙率為92%，孔容量為2.310113/^，密度為3.091^/1113。
[0093]實(shí)施例8
[0094]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0095]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為 4.5:1:0.1:0.1:0.1:100。
[0096]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為
3.5:8:5ο
[0097]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為4:1。
[0098]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為91lm2/g，孔隙率為92%，孔容量為2.33 cm3/g，密度為3.08kg/m3。
[0099]實(shí)施例9
[0100]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0101 ]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為 3.5:1:0.2:0.1:0.15:100。
[0102]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為3.5:14:50
[0103]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為4:1。
[0104]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為925m2/g，孔隙率為93%，孔容量為2.45cm3/g，密度為3.02kg/m3。
[0105]實(shí)施例10
[0106]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0107]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為 5:1:0.3:0.15:0.1:100。
[0108]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:35;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為
3.5:6:5ο
[0109]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為5:1。
[0110]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為899m2/g，孔隙率為91%，孔容量為2.32 cm3/g，密度為3.02kg/m3。
[0111]對(duì)比實(shí)施例1
[0112]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0113]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為2:1:0.05:0.02:0.02:100。氨水的滴加速度為15mL/min。
[0114]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:25;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為2:3: 5?；旌弦篊的滴加速度為10mL/min。
[0115]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為2:1。
[0116]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為658m2/g，孔隙率為86%，孔容量為2.03 cm3/g，密度為3.55kg/m3。
[0117]對(duì)比實(shí)施例2
[0118]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0119]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為6:1:0.4:0.2:0.2:100。氨水的滴加速度為35mL/min。
[0120]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:60;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為6:20: 5?；旌弦篊的滴加速度為25mL/min。
[0121 ]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為6:1。
[0122]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為791m2/g，孔隙率為91%，孔容量為1.920113/^，密度為3.451^/1113。
[0123]對(duì)比實(shí)施例3
[0124]本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于:
[0125]步驟I中，糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水質(zhì)量比為2:1:0.4:0.2:0.2:100。氨水的滴加速度為15mL/min。
[0126]步驟2中，鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇質(zhì)量比為1:20;鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比為2:20: 5?；旌弦篊的滴加速度為10mL/min。
[0127]步驟3中，溶膠A與溶膠B質(zhì)量比為1:1。
[0128]本實(shí)施例制得的空氣凈化劑的比表面積為682m2/g，孔隙率為88%，孔容量為1.76cm3/g，密度為3.68kg/m3。
[0129]從實(shí)施例1-3與對(duì)比實(shí)施例1-3的數(shù)據(jù)對(duì)比可知，實(shí)施例1-3制得的空氣凈化劑的性能參數(shù)更優(yōu)。
[0130]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1:將糠醛、水溶性酚醛樹(shù)脂、納米埃洛石管、水鎂石纖維、羥丙基甲基纖維素和水按質(zhì)量比3-5:1:0.1-0.3:0.05-0.15:0.05-0.15:100混合，攪拌均勻后得到混合液A，在攪拌條件下將濃度為lmol/L的氨水滴加到混合液A中直至混合液A的pH值為7-8;然后在50-60°C下反應(yīng)16-48h，得到溶膠A ； 步驟2:將鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1:30-50混合，得到混合液B;將3mol/L的鹽酸溶液、無(wú)水乙醇與水按體積比3-5:5-15:5進(jìn)行混合，得到混合液C;在攪拌條件下將混合液C滴加到等體積的混合液B中；然后在50-60 0C下反應(yīng)8-16h，得到溶膠B; 步驟3:將溶膠A與溶膠B按質(zhì)量比3-5:1混合均勻，得到混合溶膠，將混合溶膠陳化36-72h后，用過(guò)量的有機(jī)溶劑A對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換24-48h，接著用過(guò)量的有機(jī)溶劑B對(duì)混合溶膠進(jìn)行溶劑置換12-36h，然后除去有機(jī)溶劑B，得到混合凝膠； 步驟4:采用超臨界流體對(duì)混合凝膠進(jìn)行干燥； 步驟5:對(duì)干燥后的混合凝膠進(jìn)行炭化，得到炭化物，將炭化物洗去雜質(zhì)并干燥后，得到復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑。2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟2制得的溶膠B在步驟3前還經(jīng)過(guò)載銀處理:將溶膠B浸漬于10-15倍體積的濃度為0.25mol/L的硝酸銀溶液中并攪拌均勻，在50-60 0C下避光加熱2-3h，取出溶膠B，將溶膠B浸漬于10-15倍0.5mol/L的檸檬酸三鈉溶液中，在80-90°C下反應(yīng)3-4h;最后將溶膠B取出并用水洗凈后，得到載銀的溶膠B。3.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，所述水溶性酚醛樹(shù)脂的固含量為40-50%，游離酚含量小于等于10%。4.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟I中所述氨水的滴加速度為20-30mL/min。5.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，所述納米埃洛石管經(jīng)過(guò)活化處理:將納米埃洛石管在其400-600倍質(zhì)量的4的％鹽酸溶液中浸泡4-6h，得到活化的納米埃洛石管。6.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟2中所述混合液C的滴加速度為15-20mL/min。7.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中途所述有機(jī)溶劑A為無(wú)水乙醇，所述有機(jī)溶劑B為正己烷。8.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟4條件為:采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，溫度40-50 0C，壓力5-15MPa，時(shí)間6_24h。9.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟5的炭化過(guò)程具體為:將干燥后的混合凝膠、氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1-2混合并放于微波裝置中，在惰性氣體氛圍下先進(jìn)行第一炭化階段，溫度為250-350 0C，升溫速率20 V Mn，時(shí)間1-2h，微波功率600-800W，微波頻率2450MHz;然后進(jìn)行第二炭化階段，溫度為500-700°C，升溫速率15 °C /min，時(shí)間2_4h，微波功率1000-1200W，微波頻率2450MHz。10.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合炭氣凝膠基空氣凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟5所得的炭化物在洗去雜質(zhì)后還經(jīng)過(guò)疏水改性:將六甲基二硅氮烷與正己烷按體積比為3-5:10混合，得到混合液D，將混合液D于炭化物按質(zhì)量比20:1-3進(jìn)行混合，在50-70 °C下改性12-36h，最后取出炭化物。
【文檔編號(hào)】B01J20/20GK106000302SQ201610368209
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月28日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】湖南細(xì)心信息科技有限公司